System Architectures for Cooperative Teams of Unmanned Aerial Vehicles Interacting Physically with the Environment

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have become quite a useful tool for a wide range of applications, from inspection & maintenance to search & rescue, among others. The capabilities of a single UAV can be extended or complemented by the deployment of more UAVs, so multi-UAV cooperative teams are becoming a trend. In that case, as di erent autopilots, heterogeneous platforms, and application-dependent software components have to be integrated, multi-UAV system architectures that are fexible and can adapt to the team's needs are required. In this thesis, we develop system architectures for cooperative teams of UAVs, paying special attention to applications that require physical interaction with the environment, which is typically unstructured. First, we implement some layers to abstract the high-level components from the hardware speci cs. Then we propose increasingly advanced architectures, from a single-UAV hierarchical navigation architecture to an architecture for a cooperative team of heterogeneous UAVs. All this work has been thoroughly tested in both simulation and eld experiments in di erent challenging scenarios through research projects and robotics competitions. Most of the applications required physical interaction with the environment, mainly in unstructured outdoors scenarios. All the know-how and lessons learned throughout the process are shared in this thesis, and all relevant code is publicly available.Los vehículos aéreos no tripulados (UAVs, del inglés Unmanned Aerial Vehicles) se han convertido en herramientas muy valiosas para un amplio espectro de aplicaciones, como inspección y mantenimiento, u operaciones de rescate, entre otras. Las capacidades de un único UAV pueden verse extendidas o complementadas al utilizar varios de estos vehículos simultáneamente, por lo que la tendencia actual es el uso de equipos cooperativos con múltiples UAVs. Para ello, es fundamental la integración de diferentes autopilotos, plataformas heterogéneas, y componentes software -que dependen de la aplicación-, por lo que se requieren arquitecturas multi-UAV que sean flexibles y adaptables a las necesidades del equipo. En esta tesis, se desarrollan arquitecturas para equipos cooperativos de UAVs, prestando una especial atención a aplicaciones que requieran de interacción física con el entorno, cuya naturaleza es típicamente no estructurada. Primero se proponen capas para abstraer a los componentes de alto nivel de las particularidades del hardware. Luego se desarrollan arquitecturas cada vez más avanzadas, desde una arquitectura de navegación para un único UAV, hasta una para un equipo cooperativo de UAVs heterogéneos. Todo el trabajo ha sido minuciosamente probado, tanto en simulación como en experimentos reales, en diferentes y complejos escenarios motivados por proyectos de investigación y competiciones de robótica. En la mayoría de las aplicaciones se requería de interacción física con el entorno, que es normalmente un escenario en exteriores no estructurado. A lo largo de la tesis, se comparten todo el conocimiento adquirido y las lecciones aprendidas en el proceso, y el código relevante está publicado como open-source

Unmanned aerial vehicle abstraction layer: An abstraction layer to operate unmanned aerial vehicles

This article presents a software layer to abstract users of unmanned aerial vehicles from the specific hardware of the platform and the autopilot interfaces. The main objective of our unmanned aerial vehicle abstraction layer (UAL) is to simplify the development and testing of higher-level algorithms in aerial robotics by trying to standardize and simplify the interfaces with the unmanned aerial vehicles. Unmanned aerial vehicle abstraction layer supports operation with PX4 and DJI autopilots (among others), which are current leading manufacturers. Besides, unmanned aerial vehicle abstraction layer can work seamlessly with simulated or real platforms and it provides calls to issue standard commands such as taking off, landing or pose, and velocity controls. Even though unmanned aerial vehicle abstraction layer is under continuous development, a stable version is available for public use. We showcase the use of unmanned aerial vehicle abstraction layer with a set of applications coming from several European research projects, where different academic and industrial entities have adopted unmanned aerial vehicle abstraction layer as a common development framework

A method for detecting epistasis in genome-wide studies using case-control multi-locus association analysis

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The difficulty in elucidating the genetic basis of complex diseases roots in the many factors that can affect the development of a disease. Some of these genetic effects may interact in complex ways, proving undetectable by current single-locus methodology.</p> <p>Results</p> <p>We have developed an analysis tool called Hypothesis Free Clinical Cloning (HFCC) to search for genome-wide epistasis in a case-control design. HFCC combines a relatively fast computing algorithm for genome-wide epistasis detection, with the flexibility to test a variety of different epistatic models in multi-locus combinations. HFCC has good power to detect multi-locus interactions simulated under a variety of genetic models and noise conditions. Most importantly, HFCC can accomplish exhaustive genome-wide epistasis search with large datasets as demonstrated with a 400,000 SNP set typed on a cohort of Parkinson's disease patients and controls.</p> <p>Conclusion</p> <p>With the current availability of genetic studies with large numbers of individuals and genetic markers, HFCC can have a great impact in the identification of epistatic effects that escape the standard single-locus association analyses.</p

Neurexin and neuroligin genes in Alzheimer's disease

Póster presentado en la 11th International Conference on Alzheimer's & Parkinson's Diseases, celebrada en Florencia del 6 al 10 de marzo de 2013.-- Alzheimers Disease Neuroimaging Inititive[Objectives] The interaction between neurexins and neuroligins promotes the formation of functional synaptic structures. Recently, it has been reported that neurexins and neuroligins are proteolytically processed by presenilins at synapses. Based on this interaction and the role of presenilins in familial Alzheimer's disease (AD), we hypothesized that dysfunction of the neuroligin-neurexin pathway might be associated with AD.[Methods] To explore this hypothesis we carried out a meta-analysis of five genome-wide association studies (GWAS) comprising 1256 SNPs in the NRXN1, NRXN2, NRXN3 and NLGN1 genes (3009 cases and 3006 control individuals) using PLINK software.[Results] We identified a marker in the NRXN3 gene (rs17757879) that showed a consistent protective effect in all GWAS, however the statistical significance obtained did not resist multiple testing corrections (OR=0.851, p=0.002). Nonetheless, gender analysis revealed that this effect was restricted to males. A replication study with SNP rs17757879 in a Spanish population (1785 cases and 1634 controls) confirmed this observation (OR=0.752, C.I.=0.570-0.991, p=0.042).[Conclusions] We conclude that NRXN3 might have a role in susceptibility to AD in males (rs17757879, OR=0.742, 95% C.I.=0.632-0.872, p=0.00028, final meta-analysis).Peer Reviewe

Genetic study of neurexin and neuroligin genes in Alzheimer's disease

The interaction between neurexins and neuroligins promotes the formation of functional synaptic structures. Recently, it has been reported that neurexins and neuroligins are proteolytically processed by presenilins at synapses. Based on this interaction and the role of presenilins in familial Alzheimer's disease (AD), we hypothesized that dysfunction of the neuroligin-neurexin pathway might be associated with AD. To explore this hypothesis, we carried out a meta-analysis of five genome-wide association studies (GWAS) comprising 1, 256 SNPs in the NRXN1, NRXN2, NRXN3, and NLGN1 genes (3,009 cases and 3,006 control individuals). We identified a marker in the NRXN3 gene (rs17757879) that showed a consistent protective effect in all GWAS, however, the statistical significance obtained did not resist multiple testing corrections (OR = 0.851, p = 0.002). Nonetheless, gender analysis revealed that this effect was restricted to males. A combined meta-analysis of the former five GWAS together with a replication Spanish sample consisting of 1,785 cases and 1,634 controls confirmed this observation (rs17757879, OR = 0.742, 95% CI = 0.632-0.872, p = 0.00028, final meta-analysis). We conclude that NRXN3 might have a role in susceptibility to AD in males.Peer Reviewe

Vertidos tóxicos al río Guadiamar: propuestas técnicas para su corrección

Inmediatamente de producirse el vertido tóxico al río Guadiamar, el Grupo T.A.R. se lanzó sin pensarlo dos veces a la búsqueda de soluciones técnicas a un panorama desolador y de efectos desconocidos, todos ellos amenazantes. El ácido “se comía el suelo inundado” por la riada, el agua retenida en Entremuros a pH 3, y con un enorme contenido de metales pesados, ocupaba una extensión de kilómetros. Nos hundimos en el agua hasta el cuello, y cuando nos cubría cogimos la barca, metimos el río a pedazos en nuestro laboratorio, para trabajar todas las hipótesis, ensayar todas las posibilidades. Peleando con la realidad le sacamos datos al Guadiamar, diseñamos actuaciones, poniéndole ingeniería a cuantas hipótesis nos planteaba la situación. En primera fila observamos las mejores actuaciones que nadie diseñó. El propio río, activando sus defensas naturales, mejoró la calidad del agua retenida en el dique de Entremuros subiendo el pH y precipitando los metales pesados. Los mecanismos de entrada de los metales pesados en la cadena trófica parecían ser lentos, dando tiempo a que la retirada de los lodos tóxicos llevada a cabo por la Administración fuera eficaz y diera tiempo a realizar tanto esfuerzo. Aunque el Guadiamar ha trabajado muy duro en su propia recuperación, con su ayuda hemos elaborado una gran cantidad de propuestas técnicas; unas para actuaciones de emergencia, otras a corto, medio y largo plazo. También hemos dado forma a un Plan frente a las previsibles avenidas de este primer otoño después del vertido. Nuestro objetivo ha sido poner a disposición soluciones preparadas para todo tipo de problemas, en primera o en segunda instancia. Prevenir no solo una o dos contingencias, se ha tratado de estar preparado para la mayor cantidad de eventualidades posibles. Por ello algunas serán utilizables, otras estarán en reserva, y muchas irían al cajón de los papeles. Pero ahí están por si acaso. Este libro recoge los trabajos de campo, los ensayos de laboratorio y la ingeniería desarrollada en los primeros cuatro meses. Durante el siguiente preparamos la edición del mismo, mientras, en paralelo, continuábamos en el trabajo experimental y el diseño. Cuando se cumpla el quinto mes, el 25 de Septiembre de 1998, lo presentaremos, ciento cincuenta días después... Con la financiación de la Diputación de Sevilla hemos preparado la primera edición en formato CD Rom e Internet, con muy poco coste para acceder a su contenido. En poco tiempo saldrá la edición en papel, con la misma financiación que la primera. Nos gustaría que este documento fuera entendido como lo que es, en nuestra opinión, una llamada urgente al debate de las ideas. Tratamos de ofrecer la información necesaria y el foro donde recoger las propuestas que seguramente muchos pueden aportar sin saber como transmitir sus experiencias. El Grupo de Tratamiento de Aguas Residuales (T.A.R.) abre con este libro la MESA DE DISCUSIÓN, para buscar un poco de luz, avanzar en las soluciones técnicas a la inmensa tarea de recuperar el río Guadiamar. El libro presenta lagunas, unas por la enorme prisa, otra por falta de datos, muchas por nuestra escasez de conocimientos. Dicen en España que “lo mejor es enemigo de lo bueno”...,y nos gustaría recoger ideas hoy mejor que mañana, que podría ser tarde. Nos comprometemos a seguir trabajando en soluciones técnicas, innovaciones tecnológicas e investigación aplicada a la recuperación del Guadiamar, a conocer lo ocurrido y su remedio. Nos comprometemos a publicar de la misma forma los resultados obtenidos, de manera que la discusión y el debate sigan siempre abiertos. El grupo T.A.R. podría ser un punto de intercambio de conocimientos universal, abierto, respetuoso y tolerante, universitario en definitiva, y por tanto útil en el cumplimiento de sus obligaciones. La primera necesidad de responder urgentemente, está dando paso a unas actuaciones programadas, a medida de los efectos de las correcciones introducidas. Deben instaurarse políticas de prevención y nuevas actuaciones para recuperar el Guadiamar, mejorar urgentemente las condiciones del entorno. Aprender de las soluciones adoptadas y generar mejores prácticas, puede ser una buena conclusión del trabajo realizado por tanta gente. Lo que empezó siendo una carrera de velocidad se nos convierte en un maratón, ya no hay que correr explosivamente, hay que mantener un ritmo en la carrera; hay que persistir en el esfuerzo todos los días durante mucho tiempo. Este nuevo desafío sigue siendo duro y difícil. Podéis contar con el Grupo T.A.R. para recorrer el duro camino de la Recuperación

Genetic Structure of the Spanish Population

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Genetic admixture is a common caveat for genetic association analysis. Therefore, it is important to characterize the genetic structure of the population under study to control for this kind of potential bias.</p> <p>Results</p> <p>In this study we have sampled over 800 unrelated individuals from the population of Spain, and have genotyped them with a genome-wide coverage. We have carried out linkage disequilibrium, haplotype, population structure and copy-number variation (CNV) analyses, and have compared these estimates of the Spanish population with existing data from similar efforts.</p> <p>Conclusions</p> <p>In general, the Spanish population is similar to the Western and Northern Europeans, but has a more diverse haplotypic structure. Moreover, the Spanish population is also largely homogeneous within itself, although patterns of micro-structure may be able to predict locations of origin from distant regions. Finally, we also present the first characterization of a CNV map of the Spanish population. These results and original data are made available to the scientific community.</p

Agenda de investigación: Smart cities y seguridad en Andalucía

Este documento forma parte del proyecto de investigación "Tecnología y control social: Fundamentos de la gobernanza democrática de la seguridad en Andalucía" PAIDI 2020-PI00941La gobernanza de la seguridad en las Smart cities supone un gran reto a nivel de diseño, planificación y gestión. El número de investigadores y grupos de investigación andaluces en esta temática es aún escaso, lo que puede dificultar avanzar de manera significativa y lograr un impacto científico y una competitividad y transferencia internacional de conocimiento. Por eso uno de los objetivos de este proyecto era establecer una agenda de investigación que permitiera identificar hacia la comunidad de investigadores aquellos temas de mayor relevancia con vistas a focalizar los recursos y generar sinergias entre ellos. Además, el futuro próximo de la gestión de la seguridad en las Smart cities requerirá, sin lugar a dudas, un trabajo multidisciplinar que aglutine a investigadores de diferentes campos, así como a la industria y al sector público, lo que debería favorecer que se lancen iniciativas coherentes y se establezcan líneas de investigación sólidas.Proyecto cofinanciado en un 80% por la Unión Europea, en el marco del Programa Operativo FEDER Andalucía 2014-2020 «Crecimiento inteligente: una economía basada en el conocimiento y la innovación». Proyecto financiado por la Consejería de Transformación Económica, Industria, Conocimiento y Universidades. Código P20-00941Informe de 8 páginas fruto de un taller realizado el 6 de marzo de 202

Minimum detectable and minimal clinically important changes for pain in patients with nonspecific neck pain

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The minimal detectable change (MDC) and the minimal clinically important changes (MCIC) have been explored for nonspecific low back pain patients and are similar across different cultural settings. No data on MDC and MCIC for pain severity are available for neck pain patients. The objectives of this study were to estimate MDC and MCIC for pain severity in subacute and chronic neck pain (NP) patients, to assess if MDC and MCIC values are influenced by baseline values and to explore if they are different in the subset of patients reporting referred pain, and in subacute versus chronic patients.</p> <p>Methods</p> <p>Subacute and chronic patients treated in routine clinical practice of the Spanish National Health Service for neck pain, with or without pain referred to the arm, and a pain severity ≥ 3 points on a pain intensity number rating scale (PI-NRS), were included in this study. Patients' own "global perceived effect" over a 3 month period was used as the external criterion. The minimal detectable change (MDC) was estimated by means of the standard error of measurement in patients who self-assess as unchanged. MCIC were estimated by the mean value of change score in patients who self-assess as improved (mean change score, MCS), and by the optimal cutoff point in receiver operating characteristics curves (ROC). The effect on MDC and MCIC of initial scores, duration of pain, and existence of referred pain were assessed.</p> <p>Results</p> <p>658 patients were included, 487 of them with referred pain. MDC was 4.0 PI-NRS points for neck pain in the entire sample, 4.2 for neck pain in patients who also had referred pain, and 6.2 for referred pain. MCS was 4.1 and ROC was 1.5 for referred and for neck pain, both in the entire sample and in patients who also complained of referred pain. ROC was lower (0.5 PI-NRS points) for subacute than for chronic patients (1.5 points). MCS was higher for patients with more intense baseline pain, ranging from 2.4 to 4.9 PI-NRS for neck pain and from 2.4 to 5.3 for referred pain.</p> <p>Conclusion</p> <p>In general, improvements ≤ 1.5 PI-NRS points could be seen as irrelevant. Above that value, the cutoff point for clinical relevance depends on the methods used to estimate MCIC and on the patient's baseline severity of pain. MDC and MCIC values in neck pain patients are similar to those for low back pain and other painful conditions.</p